اثرات امواج فروسرخ و گازهاي گل‌خانه‌اي

زمين با جذب نور خورشيد گرم‌ مي‌شود. فرايند گرمايش منجر به تابش فروسرخ مي‌شود كه زمين در قبال اين گرما از خود گسيل مي‌كند. اثر گل‌خانه‌اي فرايندي است كه گازهاي كامل در جو اين گرما را جذب كرده و زمين گرم مي‌شود. اين اثر براي نگه‌داشتن دماي قابل قبول براي محيط زيست لازم است، ولي جذب گاز در جو به وضوح مي‌تواند باعث تغيير اقليم و مسائل متعدد بعد از شود.

زمين چگونه گرم مي‌شود؟

حاصل جذب بخشي از تابش خورشيد گرم شدن زمين و دماي متوسط در زمين است. حدود %30 نور خورشيد بازتابيده شده، و %70 باقي جذب مي‌شود كه منجر به گرمايش زمين مي‌شود. اگرچه اين تابشي كه مي‌بينيم از نور مرئي است، ولي گستره‌ي طول‌موج تابش تا نورهاي فروسرخ و فرابنفش نيز مي‌رود.

 

جو تابش را جذب مي‌كند

اوزون (O3) در جو بسياري از پرتوهاي فرابنفش مضر خورشيد را جذب مي‌كند. اكسيژن (O2)، بخار آب (H2O) و دي‌اكسيد كربن (CO2) در جو زمين، بخشي از تابش فروسرخ را جذب مي‌كند. اين جذب دو تابش مذكور به‌وسيله‌ي مولكول‌هايي كه نام برديم،‌ باعث بالا رفتن دماي جو مي‌شود.

بخشي از پرتوهاي بازتابيده و جذب شده

بخشي از تابش مرئي و فروسرخي كه از جو ميگذرد، به‌وسيله‌ي آب اقيانوس‌ها و درياچه‌ها و پوشش‌هاي برفي به فضا بازتابيده مي‌شود. بقيه‌ي تابش در زمين و آب جذب مي‌شود. اين مواد گرم شده و در طول‌موج‌هاي بلندتر فروسرخ كه در جو نيز جذب مي‌شود، بارتابيده مي‌شود.

اين جذب و بازتابش دوباره‌ي فروسرخ به‌وسيله‌ي گازهاي موجود در جو (بخصوص دي‌اكسيدكربن) دماي‌ جو را بالا برده و اصطلاحاً آن را به «اثر گل‌خانه‌اي» مي‌شناسيم.

اثر گل‌خانه‌اي

اثر گل‌خانه‌اي واقعاً يك غلط مصطلح است و توصيف درستي براي دليل گرمايش زمين توسط خورشيد محسوب نمي‌شود. در گل‌خانه‌ها از پنجره‌هاي شيشه‌اي استفاده مي‌شود تا 

در ساختمان‌ها تابش فروسرخ وارد شده و آن را نگه‌دارد و دماي داخلي بالا برود. در اثر گل خانه‌اي گازها در جو زمين تابش را جذب و در نتيجه هوا گرم مي‌شود. اين اثر بسيار قوي‌تري است نسبت به پنجر‌هاي ساده‌ي شيشه‌‌اي.

اگرچه «اثر گل‌خانه‌اي» براي ثابت نگه‌داشتن دماي متوسط زمين لازم است، ولي گازهاي كامل اضافي در جو به طور منظم دميده مي‌شود و منجر به «گرمايش زمين» (Global Warming) مي‌شود.

دي‌اكسيد كربن اضافي

دي‌اكسيد كرين ظاهراً فعال‌‌ترين گاز در جذب تابش فروسرخ بوده و در نتيجه جو را گرم مي‌كند. CO2 تاكنون با افزايش مقدار گاز ناشي از سوخت‌هاي فسيلي در جو درصد خاص و معيني دارد. اگزوز اتوميبل‌ها و دود صنعتي سهم عمده‌اي در اين مسأله دارد.

 

مشكل متان

مشكل پس زمينه‌ اين است كه افزايش اخير دما يخچال‌هاي سيبري را در روسيه ذوب مي‌كند. اين خود باعث افزايش گاز متان (CH4) يخ‌زده و محصور در خاك مي‌شود. اين گاز مي‌تواند باعث جذب بيش‌تر تابش فروسرخ تا CO2 شود. وقتي نواحي قطبي شروع به ذوب شدن مي‌كنند، حتي ممانعت از حركت اتومبيل‌ها هم كاري از پيش نمي‌برد.

گرمايشي كه تاكنون اتفاق افتاده

اگرچه متوسط دماي زمين در سال‌هاي طولاني نوسان دارد، به نظر مي‌رسد كه در سال‌هاي اخير افزايش سريعي در حين صنعتي شدن جهان داشته‌ايم. اين را از ذوب يخچال‌هاي طبيعي كه هزاران سال عمر كرده‌اند،‌ متوجه مي‌شويم. توجه داشته باشيد كه عدهاي هستند كه ادعا مي‌كنند كه گرمايش زمين مشكلي نيست و باعث اثر گل‌خانه‌اي نمي‌شود. ولي بيش‌تر دانشمندان براين عقيده هستند كه گازها ناشي از فعاليت‌هاي بشر هستند.

عواقب گرمايش زمين

افزايش افسارگسيخته‌ي دماي زمين مي‌تواند مشكلات متعددي ايجاد كند. يخ‌هاي دو قطب شروع به ذوب شدن مي‌كنند و سطح اقيانوس ها بالا ‌رفته و شهرهاي ساحلي را در بر مي‌گيرد.

دماي بالا ميزان زيرش برف را در كوهستان‌ها كاهش مي‌دهد. بسياري از كشورها از طريق همين برف كشاورزي مي‌كنند. دماي بيش‌از حد بيش‌تر انرژي زمين را وارد هوا مي‌كند و بنابراين طوفان‌هاي بزرگي شروع به وزيدن مي‌كند. وجود گياهان و غله بستگي به شرايط پايدار جوي دارد. اين دماي زياد مي‌تواند در بسياري از مناطق فرايند رشد را كاهش داده يا قطع كند.

 

(این مطلب پیشتر  در سال 1387 در سایت رشد در زمان دبیری بخش فیزیک فعالیت‌های علمی منتشر شده.)

مسیریابی هواپیمایی اقلیم‌دوست، می‌تواند آسیب‌های زیست‌محیطی را کاهش دهد. ادامه مطلب